ĐỒ án môn học CHI TIẾT máy TÍNH TOÁN THIẾT kế bộ TRUYỀN ĐAI hộp GIẢM tốc PHÂN đôi cấp NHANH, f= 2050n, v=1,15

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁYTÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI ***--- ---LỜI NÓI ĐẦU Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư ngành

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

*** -

-LỜI NÓI ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ

sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiếnthức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khảnăng làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy; chọn cấp chínhxác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệumới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác Do đókhi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tínhtoán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy từngbước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này củamình

Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc côn - trụ và

bộ truyền xích Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộpgiảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến băng tải

Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổnghợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu songkhi thực hiện đồ án, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo Hoàng XuânKhoa đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành

đồ án môn học này

Hà nội, tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Ngô Trọng Bằng

PHẦN I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

TRUYỀN.

I CÔNG SUẤT CẦN THIẾT.

1 Công suất tính toán:

Trong ó tra bảng 2.3 ta ược:đó tra bảng 2.3 ta được: đó tra bảng 2.3 ta được:

η đ=0,96 : Hiệu suất bộ truyền ai đó tra bảng 2.3 ta được:

η Br=0,98: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc

η ol=0,995 : Hiêu suất 1 cặp ổ lăn

η ot=0,99 : Hiệu suất 1 cặp ổ trượt

η kn=1 : Hiệu suất khớp nối trục àn hồiđó tra bảng 2.3 ta được:

η x=0,92 : Hiệu suất bộ truyền xích ngoài

- Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền:

U sb=U sb đ U sbh

Theo bảng 2.4 ta chọn được:

Tỉ số truyền bộ truyền đai: U sbđ=4

Tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp:U sbh=11

2, Kiểm tra điều kiện quá tải.

- Điều kiện mở máy: T mm

T k

T dn

→ 1,4 ≤1,9 ( thỏa mãn)

- Điều kiện quá tải: T mm

T max

T dn → 1,4 ≤2,5 ( thỏa mãn)

Vậy ta chọn được động cơ: DK42-2

III PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

4 =2,74 : là tỷ số truyền của bánh răng cấp chậm

IV XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, MÔMEN VÀ VÒNG QUAY TRÊN CÁC TRỤC.

- Công suất trên trục II:

P2= P3

η ol η Br=

2,38 0,995.0,98=2,44 (kw)

- Công suất trên trục I:

P1= P2

η ol η Br

= 5,2

0,995.0,98=2,5(kw)

- Công suất trên trục của động cơ:

P đ c= P I

η đ c=

2,5 0,96=2,6(kw) (< 2,8 đã chọn)

3, Mômen xoắn trên các trục:

- Mômen xoắn trên trục động cơ:

- Mô men xoắn trên trục III:

T3= 9,55.106 P3

9,55.106.2,38 65,69 ≈ 346004 (N mm)

Kết quả tính được như sau:

- Chọn loại đai vải cao su

II XÁC ĐỊNH CÁC TRÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN.

Cộng thêm từ 100 đến 400 mm tùy theo cách nối đai.

 Số vòng chạy của đai:

i= V

7,54 4,827=1,56<imax

 Góc Ôm α1 trên báng đai nhỏ được tính theo công thức:

 Theo bảng (4.8 ) có tỷ số (d δ1)max nên dùng là 1/40 ( đai vải cao su) do đó

Theo bảng (4.1) lấy trị số tiêu chuẩn: b = 40 (mm)

IV XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG BAN ĐẦU VÀ LỰC TÁC DỤNG.

mmT

II XÁC ĐINH ỨNG SUẤT CHO PHÉP.

1, Ứng suất tiếp xúc cho phép:

SH1 = SH2 = 1,1 : hệ số an toàn khi tiếp xúc

KHL : hệ số tuổi thọ , xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền được xác định theo công thức:

KHL =

m Η

√ N HO

N HE

- mH = 6: bậc của đường cong mỏi

- NHO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

- NHE : số chu kỳ thay đổi tương đương:

- KFC : hệ số xét đến sự đặt tải, do đặt tải một phía nên KFC = 1

- KFL : hệ số tuổi thọ ,tính theo công thức:

KFL =

m F

√ NFO

NFE

- mF : bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn mF = 6

- NFO :số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn NFO = 4.106 (đối với mọi loại thép)

- NFE : số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

- Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cấp bánh răng ,theo bảng 6.5(tttk), với bánhrăng nghiêng Ka = 43

- KHβ : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

khi tính về tiếp xúc,tra bảng (6.7) trong đó ψ bd được xác định theo công thức

- Tính số răng của bánh răng:

Bánh răng nghiêng chọn sơ bộ :  = 30 cos = 0,866

 Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh:

- Đường kính chia bằng đường kính vòng lăn :

- Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

t = tw = arctg(tg/cos) =arctg(cos28 ° 4 ' tg 20 ° )=20 °7 '

3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

- Để đảm bảo độ bền tiếp xúc: H ¿ [H]

Theo (6.33) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

[H] = H1 ZRZVKxH

Với v =1,568 m/s < 5 m/s , ZV = 1, Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8 Khi đó cần gia công đạt độ nhám là

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Để đảm bảo điều kiện bền uốn : F ¿ [F]

Vậy : KF = KF.KF.KFV = 1,17 1,37.1,04 = 1,667

- Với  = 1,68  Y = 1/ = 1/1,68 = 0,595 : hệ số kể đến sự trùng khớp

Ta thấy: F1 < [F1] ; F2 < [F2]  Răng thỏa mãn độ bền uốn.

5 Kiểm nghiệm răng về quá tải.

 Theo (6.48) với K qt=T max

σ H 1 max=σ H .√K qt= 483,63.√1,8=648,8 (MPa )<[σ H]max=1260 (MPa)

 Theo (6.49):

σ F 1 max=σ F 1 K qt=116,75.1,8=210,15 ( MPa)<[σ F 1]max=464(MPa)

σ F 2 max=σ F 2 K qt=114.1,8=205,5 ( MPa)<[σ F 2]max=360 ( MPa )

6 Các thông số và kích thước của bộ truyền.

Khoảng cách trục aw1 = 85 (mm)

Môđun pháp m = 1,5

Chiều rộng vành răng bw= 24,9 (mm)

Góc nghiêng của bánh răng β=28 ° 4 '

Số răng của bánh răng: Z1 = 20 Z2 = 80

IV TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM.

Theo bảng (6.10a) tra được K x=0,35 , do đó theo (6.24) hệ số giảm đỉnh răng

Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm:

- Đường kính chia bằng đường kính vòng lăn :

3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Chiều rộng vành răng : bw = ba aw = 0,3 166 = 49,8

K H=K Hβ K Hv K Hα= 1,19.1,04 1=1,24

Thay các giá trị vừa tính được ta có:

σ H=274.1,69 0,879√2.129455,55 1,24 (2,74+1)/(49,8.2,74 88,72 )=430,46( MPa)

Theo 6.1 với v=0,836 m/s, Z v=1 ( vì v < 5 m/s); cấp chính xác đọng học là 9, chọncấp chính xác tiếp xúc là 9, khi đó cần gia công đạt độ nhám

R z=10 … 40 μmm Do đó Z R=0,9; với da< 700mm  KxH = 1 Do đó theo 6.1:

[σ H]=[σ H] Z v Z R K xH=500.1 0,9.1=450(MPa)

Do H ¿ [H] ở trên nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc

4 Các thông số và kích thước của bộ truyền.

Khoảng cách trục aw2 = 166 (mm)

Môđun pháp m = 2,5

Chiều rộng vành răng bw= 49,8 (mm)

Góc nghiêng của bánh răng β=0 °

Số răng của bánh răng: Z1 = 35 Z2 = 96

PHẦN IV – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC.

I CHỌN VẬT LIỆU

- Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện có: b= 850 (Mpa)

- Ứng suất xoắn cho phép [] = 15…30 (Mpa)

II XÁC ĐINH SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH TRỤC.

Theo công thức (10.9) [ I ] đường kình trục thứ k, với k = 1 3 (mm)

 Chiều dài moayơ bánh đai gắn với trục 1 :

 Khoảng cách trên các trục : gọi lki là khoảng cách trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến

chi tiết quay thứ i như sau:

Theo bảng (10.4) ta có khoảng cách giửa các khối đỡ và điểm đặt lực:

a, Lực tác dụng lên trục

- Lực từ bánh đai tác dụng lên trục:

Theo bài ra ta có góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài = 00

Do đó lực tác dụng vào bánh đai Fr ta phân tích thành 2 lực: F xđ và F yđ

F ky=F r 1=F r 2=F t 1 . tgα tw

cosβ=998,8.

tg20,7 °

cos6,20 °=379,6 (N )

 Mặt cắt tại vị trí 1-3

¿

¿

 Tính mômen xoắn trên trục 1 :

Mômen do Fz13 và Fz14 tác dụng trong mp YOZ là:

Fx10

Fy13 Fx13

2 Tính toán thiết kế trên trục II.

Fy23

o

x

z y

3 Tính toán thiết kế trên trục III.

Fx31

Fy31Fx30

F t 6=2 T3

d w 2=2.

346004 88,7 =7801,6 ( N ) F r 5=F t 5 .tgα tw=2918,9 tg22,2 °=1103( N )

Fy31Fx30

V TÍNH CHÍNH XÁC ĐƯỜNG KÍNH CÁC ĐOẠN TRỤC.

Tính đường kính các trục tại tiết diện i: d i =

di 3

0,1[ ]

t

M

Theo công thức (10.15 và 10.16) có mômen uốn tương đương:

2 2 0, 75. 2

Vật liệu thép 45 tôi cải thiện d1= 45  [ ] 60MPa 

1 Trục I:

M tđ 11=√37127,5 2

+ 0 2 + 0,75.33160 2

-  S : hệ số an toàn cho phép, thường thì  S = 1,5…2,5

- Sj: hệ số an toàn chỉ tính riêng ứng suất pháp( chỉ xét tại tiết diện j)

1 aj

Trục 1: tiết diện lắp bánh đai : 1-0

tiết diện lắp bánh răng: 1-2; 1-3

Trục 2: tiết diện lắp bánh răng nghiêng: 2-1 ; 2-3

tiết diện lắp bánh răng trụ : 2-2

Trục 3: tiết diện lắp bánh răng : 3-1

tiết diện lắp khớp nối: 3-3

 Chọn lắp ghép : các ổ lăn lắp trên trục theo k6 , lắp bánh răng trên trục 2 và trục

3, bánh đai và nối trục theo k6 kết hợp với lắp then

 Kích thước của then tra bảng 9.1 [ I ] , trị số của mômen cản uốn W và mômencản xoắn W0 được xác định theo công thức trong bảng (10.6) :

- Trục có rãnh then : Wkj =

3

.32

d



W0j =

3

.16

- Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt

Ra= 2,5…0,63 μmm , do đó theo bảng 10.8 hệ số tập trung ứng suất do trạng thái

bề mặt Kx=1,1

Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó hệ số tăng bền Ky=1,3

- Theo bảng (10.12) khi dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then

ứng với vật liệu có σ b=850( MPa) ; dùng nội suy ta được:

Từ đó ta xác định được tỉ số Kσ/ εσ và K τ/ε τ tại rãnh then trên các tiết diện

này, theo bảng 10.11 với σ b=850( MPa) đường kính trục tại các tiết diện nguy

hiểm tra được tỉ số K σ/ε σ và K τ/ε τ do lắp căng tại các tiết diện này, trên cơ sở

đó dùng giá trị lớn hơn trong 2 giá trị của tỉ số Kσ/ εσ và K τ/ε τ để tính Kσd

 Ta xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp Sσ và hệ số an toàn chỉ

xét riêng đến ứng suất tiếp Sτ theo công thức:

Lắpcăng

Rãnh

Lắpcăng

then1-2 25 2,32 2,53 2,41 1,92 2,54 2,51 - 3,3 3,31-3 20 2,37 2,53 2,45 1,92 2,54 2,55 2,62 8,98 2,522-1 40 2,61 2,53 2,64 1,92 3,07 2,74 2,92 8,28 2,752-2 45 2,77 2,53 2,7 1,92 3,07 2,8 2,65 16,0

4

2,62-3 40 2,8 2,53 2,75 1,92 3,07 2,85 15,7 8,5 7,473-1 45 2,8 2,53 2,75 1,92 3,07 2,85 - 5,92 5,92

- Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thoả mãn

Vậy kết cấu trục đã chọn thoả mãn.

VII TÍNH KIỂM NGHIÊM ĐỘ BỀN CỦA THEN.

- Ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền dập và độ bền cắt của then

Với lt=(0,8…0,9).lm : chiều dài then được tính và chọn theo tiêu chuẩn

lm: chiều dài mayơ

Theo bảng (9.5 trang 178) với tải trọng va đập nhẹ và dạnh lắp cố định thì:

I CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC VÀO (TRỤC I) CỦA HỘP GIẢM TỐC.

Chọn ổ lăn của trục I là loại ổ bi đỡ 1 dãy, chịu được lực hướng tâm, làm việc với

số vòng quay cao, giá thành ổ thấp

Dựa vào đường kính ngõng trục d = 25 mm

Tra bảng P.2.7 chọn loại ổ bi đỡ cỡ nhẹ, kiểu 205

Đường kính trong d = 25 mm, đường kính ngoài D=52 mm

- Vậy ta kiểm nghiệm với ổ chịu lực lớn hơn: Fr11 = 1020,5 ( N )

Đối với ổ đỡ chịu lực hướng tâm X = 1; Y=0 ; Fa =0

V = 1 khi vòng trong quay

kt = 1 vì nhiệt độ t ≤ 100o

kđ = 1,5 Với điều kiện làm việc vừa

- Tải trọng quy ước: Q( X V F r Y F k k ) .a d t

- Tải trọng tương đương:

- Tuổi thọ của ổ bi: m = 3

- Tuổi thọ của ổ lăn :

II CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC II CỦA HỘP GIẢM TỐC.

Ta có số vòng quay của trục II:

n2=180( v / p )  Chọn ổ theo khả năng tải động.

Do trục chịu lực dọc trục Fa ≠ 0 Nên chọn ổ lăn là ổ đũa trụ ngắn đỡ kiểu 2305 cỡ trung hẹp chịu được tải trọng lớn và tải trọng va đập tốt

Theo công thức (11.1) khả năng tải động: Cd= QE.m√ L

Tuổi thọ của ổ với m = 3

Tuổi thọ của ổ lăn:

Qt = Fr2 mà Qt > Qo; ta chọn Qo = Fr2 = 5,7403 kN < Co= 14,3 kN

 Loại ổ lăn này thoả mãn điều kiện tải tĩnh

III CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC III CỦA HỘP GIẢM TỐC.

Chọn ổ bi đỡ 1 dãy 108 cỡ đặc biệt nhẹ ,vừa Phù hợp với đường kính ngõng trục

Vậy ta kiểm nghiệm với ổ chịu lực lớn hơn: Fr30= 4681,8 (N)

Với ổ đỡ chịu lực hướng tâm X= 1

V = 1 khi vòng trong quay

Kt =1 khi nhiệt độ t ¿ 100

Kđ= 1,3 Với làm việc nhẹ

Ta có :

Q3= 4681,8.1,3.1 = 6086,34 (N)

 Loại ổ lăn này thoả mãn điều kiện tải tĩnh.

Bảng tóm tắt các thông số cơ bản của 3 cặp ổ lăn trên 3 trục:

PhẦN VI: THIẾT KẾ KHỚP NỐI TRỤC ĐÀN HỒI

I XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA KHỚP NỐI.

Để truyền mô men xoắn từ trục 3 sang trục làm việc ta dùng nối trục đàn hồi vì

nó có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, giá thành rẻ

Ta chọn vật liệu làm trục là thép rèn 35 vật liệu làm chốt là thép 45 thường hóa

Để truyền mômen xoắn từ trục có mômen xoắn:

T3 = 346004 N.mm

Hay: T3 = 346 N.m

Ta có đường kính trục 3 ở đầu ra hộp giảm tốc: d = 25 mm

Tra bảng (16.10a) Dùng phương pháp nội suy ta có các kích thước cơ bản của trục vòng đàn hồi:

II KIỂM NGHIỆM KHỚP NỐI.

Để nối trục thỏa mãn ta phải tính về điều kiện sức bền dập của của vòng đàn hồi vàđiều kiện sức bền của chốt

- Điều kiện sức bền dập vòng đàn hồi:

σd= 2 k T

Z D0 dc l3≤ [ σd]

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, chọn vật

liệu phổ biến nhất hay đúc là gang xám, kí hiệu GX 15-32 Chọn bề mặt ghép nắp

và thân đi qua tâm trục

9 45

Mặt bích ghép nắp và thân:

- Chiều dày bích thân hộp

38

24 ; 20

1842

Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa bánh răng và thành trong hộp

- Giữa đỉnh răng lớn với đáy hộp

Δ ¿ (1…1,2).δ

Δ1 ¿ (3…5).δ và phụ thuộc loại

10 30

- Giữa mặt bên của bánh răng với nhau.

hộp giảm tốc, lượng dầu bôi trơntrong hộp

1030

150 87

5 Kiểm tra mức dầu:

Để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc ta dùng que thăm dầu tiêu chuẩn

6 Bulông vòng:

Kích thước bulông vòng tra theo bảng

18.3[2]

89

a

:

Ren (d) M8; d1=36; d2=20; d3=8; d4=20; d5=13; h1=6; h2=5; h=18; l ≥18; f=2; b=10;c=1,2; x=2,5; r1=4=r2;

Trọng lượng nâng được : 120(a); 160(b); 80(c)

PHẦN VII - BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP.

– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm10% so với chiều rộng bánh răng lớn

– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :

Chọn độ nhớt của dầu ở 500C(1000C) để bôi trơn bánh răng : Bảng

18.11[2]

100

Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,986 và 0,585 m/s (lầnlượt là bánh răng của bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm), tức là thuộc khoảng [0,5-2,5], ta dùng chung một loại dầu đặt chung trong HGT nên ta có thể chọn theo bảng với thép b= 470 - 1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 160(20) (hay độ nhớt Engle là 16(3))

Tiếp tục tra bảng

18.13[2]

101 , với độ nhớt đã chọn, ta tìm được loại dầu bôi trơn bánh răng: Dầu máy bay MC – 20, với các độ nhớt ở 500C(1000C) là 157(20) Centistoc

– Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kĩ thuật nó sẽ không bị mài mòn, bởi vì chất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau Ma sát trong ổ sẽ giảm, khả năng chống mài mòn của ổ tăng lên, khả năng thoát nhiệt tốt hơn, bảo vệ bề mặt không bị han gỉ, đồng thời giảm được tiếngồn

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơnđược chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ

So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo

vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều Dầu bôi trơn được khuyến khích áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc khi các chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu